DE3411392A1 - Waermeaustauschvorrichtung zur temperierung des kraftstoffes fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• "Wärmeaustauschvorrichtung zur Temperierung
• des Kraftstoffes für Brennkraftmaschinen" Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmeaustauschvorrichtung zur Temperierung des Kraftstoffes für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
• Bei großer Hitze kann die Aufwärmung des Kraftstoffes so groß sein, daß bei Ansaugung durch die Förderpumpe der Kraftstoff sich verflüchtigt und die Bildung von Dampfblasen begünstigt wird. Das bedeutet, daß die Kühlung und Schmierung der Förderpumpe durch den fehlenden flüssigen Kraftstoff derart beeinträchtigt wird, daß mit der Unterbrechung der Kraftstofförderung sowie der einwandfreien Funktion des Motors gerechnet werden muß.
• Eine angewandte Abhilfe besteht zwar darin, bei vorhandener Klimaanlage den Kraftstoff zu kühlen. Bei Fahrzeugen ohne Klimaanlage ist jedoch keine Kühlung möglich, denn Kraftstoff und Umluft haben etwa die gleiche Temperatur (50 - 600C).
• Aus der DE-AS 25 40 153 ist eine Wärmeaustauschvorrichtung bekannt, bei der von der Kraftstoffpumpe geförderter überschüs- siger Kraftstoff in einen Wärmeaustauscherkanal durch eine Rückführleitung zum Kraftstofftank zurückfließt. Der hier umlaufende Kraftstoff dient als Kühlflüssigkeit und entzieht dem mit dem Vergaserbauteil verbundenen Kraftstoffkammer-Bauelement Wärme.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Kraftstoffsystem eine in ihrer Bauausführung einfache Wärmeaustauschvorrichtung zu schaffen, die eine Kraftstofftemperierung nicht nur im Sinne einer Abkühlung des geförderten Kraftstoffes bei hohen Temperaturen, sondern darüberhinaus auch eine Beheizung des Kraftstoffes bei sehr tiefen Temperaturen ermöglicht.
• Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. In den Unteransprüchen sind noch vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beansprucht.
• Durch den Einsatz der besonderen Wärmeaustauschvorrichtung an einer bestimmten Stelle im Kraftstoffzuführsystem kann vermieden werden, daß durch die besondere Ansteuerung der an sich bekannten Peltierelemente mittels eines von der Kraftstofftemperatur abhängig arbeitenden Temperaturschalters bei großer Hitze bzw. hohen Kraftstofftemperaturen Vergasung bei Ansaugung durch die Förderpumpe oder bei sehr tiefen Temperaturen Anlaßschwierigkeiten beim Kaltstart auftreten.
• Es sind zwar Vorrichtungrn zur Temperierung des Kraftstoffes bei Kältetemperaturen bekannt, die allerdings nur in der Lage sind, den Kraftstoff vorzuwärmen, um Betriebsstörungen der Brennkraftmaschine beim Kaltstarten zu verhindern.
• Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 die Wärmeaustauschvorrichtung in einem für eine gemischverdichtende Brennkraftmaschine vorgesehenen Kraftstoffzuführsystem, Fig. 2 in vergrößertem Maßstab die an einem Vierkantrohr anliegenden Peltierelemente der Wärmeaustauschvorrichtung, Fig. 3 die Anordnung der Peltierelemente an dem Vierkantrohr nach der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 4 in vergrößertem Maßstab die in das Vierkantrohr eingesetzten Peltierelemente und Fig. 5 die Anordnung der in das Vierkantrohr eingesetzten Peltierelemente nach der Linie V-V in Fig. 4.
• Das in Fig. t gezeigte Kraftstoffzuführsystem für eine gemischverdichtende Brennkraftmaschine 1 mit Saugrohreinspritzung ist mit einer Wärmeaustauschvorrichtung 2 versehen, die in einem zwischen einem Kraftstofftank 4 und einer Kraftstofförderpumpe 5 liegenden Leitungsabschnitt 6a einer zu einem Kraftstoffzumeßorgan 7 führenden Kraftstoffzulaufleitung 6 angeordnet ist. In diesem Leitungsabschnitt 6a befindet sich noch ein die Wärmeaustauschvorrichtung 3 ansteuernder Temperaturschalter 8 stromauf der Förderpumpe 5.
• Die Wärmeaustauschvorrichtung 3 besteht gemäß den Fig. 2 bis 5 aus einem vierkantartig ausgebildeten Rohr 10, das jeweils endseitig Anschlüsse 1Oa, 10b für die Leitungsabschnitte 6a aufweist. In dem Vierkantrohr 10 erstreckt sich annähernd über die gesamte Länge des Rohres ein mittig liegender Einsatzkör- per 11, der gemeinsam mit der Rohrwandung einen Ringraum 12 für den Kraftstoffdurchfluß bildet.
• Gemäß Fig. 2 ist jede ebene Außenwand des Vierkantrohres 10 mit jeweils fünf in Reihe angeordneten Peltierelementen 13 versehen. Bei dieser Ausführung sind die Peltierelemente 13 direkt an der jeweiligen Außenwand befestigt (Fig. 3).
• Das Vierkantrohr 10 gemäß Fig. 4 und 5 weist großflächige Aussparungen 14 auf, in die die entsprechend geformten Peltierelemente 13 so eingesetzt sind, daß sie direkte Berührung mit dem Kraftstoff haben.
• Peltierelemente sind ein den Peltier-Effekt ausnutzendes, mit Halbleitermaterialien gebautes Thermoelement, das sowohl zur thermoelektrischen Kühlung als auch zur thermoelektrischen Heizung verwendet werden kann.
• Bei hohen Außentemperaturen von beispielsweise 50 - 60 0C werden durch den von der Kraftstofftemperatur abhängigen Temperaturschalter 8 die Peltierelemente 13 angesteuert. Der Peltiereffekt macht sich in der einen Stromrichtung als Temperaturerniedrigung bemerkbar, d.h., in einem Leiterkreis aus zwei verschiedenen Leitermaterialien erzeugt ein elektrischer Strom eine Temperaturdifferenz an den Kontaktstellen und damit ein Temperaturgefälle im ganzen Leiterkreis. Es wird elektrische Energie in arbeitsfähige Wärmeenergie verwandelt, da an der einen Kontaktstelle Wärme vernichtet wird.
• Anders verhält es sich, wenn bei tiefen Außentemperaturen von beispielsweise -15 0C die Peltierelemente 13 angesteuert werden. Hierbei erfolgt mittels des Temperaturschalters 8 eine Umkehrung der Stromrichtung, so daß sich der Peltiereffekt nunmehr als Temperaturerhöhung bemerkbar macht, da an der anderen Kontaktstelle Wärme erzeugt wird.

Claims (5)

1. Ansprüche 1. Wärmeaustauschvorrichtung zur Temperierung des Kraftstoffes für Brennkraftmaschinen, welcher mittels einer Förderpumpe durch eine an einem Kraftstofftank angeschlossene Kraftstoffzulaufleitung zu einem Kraftstoffzumeßorgan gefördert wird, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Wärmeaustauschvorrichtung (3) durch Peltierelemente (13) gebildet ist, die in der Kraftstoffzulaufleitung (6) zwischen dem Kraftstofftank (4) und der Förderpumpe (5) angeordnet und von einem in Abhängigkeit von der Kraftstofftemperatur arbeitenden Temperaturschalter (8) derart ansteuerbar sind, daß sie bei hohen Kraftstofftemperaturen als Kühlelemente und bei sehr niedrigen Kraftstofftemperaturen als Heizelemente wirksam sind.
2. 2. Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Temperaturschalter (8) zwischen der Peltierelement-Anordnung und der Förderpumpe (5) vorgesehen ist.
3. 3. Wärmeaustauschvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Teil der Kraftstoffzulaufleitung (6) durch ein Mehrkantrohr z.B. Vierkantrohr (10), gebildet ist, an dessen ebenen Rohrwänden die Peltierelemente (13) in Reihe angeordnet sind.
4. 4. Wärmeaustauschvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zumindest an drei Rohrwänden des Vierkantrohres (10) die Peltierelemente (13) direkt anliegend befestigt sind.
5. 5. Wärmeaustauschvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zumindest drei Rohrwände des Vierkantrohres (10) jeweils großflächige Aussparungen (14) aufweisen, in die entsprechend große und mit dem Kraftstoff in direkter Berührung stehende Peltierelemente (13) eingesetzt sind.

   6-..Wärmeaustauschvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in dem Vierkantrohr (10) ein sich annähernd über die gesamte Länge des Rohres erstreckender Einsatzkörper (11) vorgesehen ist, durch den gemeinsam mit dem Vierkantrohr (10) ein den Kraftstoff durchlassender Ringraum (12) gebildet ist.